Analyse haut-débit des complexes transcriptionnels de la β-caténine dans le foie murin

High-throughput analysis of β-catenin dependant transcriptional complex in the murin liver

• Auteur / Autrice : Cyril Torre
• Direction : Sabine Colnot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cancérologie
• Date : Soutenance le 24/02/2011
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Cancérologie : Biologie, Médecine, Santé (2000-2015 ; Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne)
• Jury : Président / Présidente : Christian Auclair
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean Rosenbaum

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cycline D1

bêta-Caténine

Carcinome hépatocellulaire

Facteur nucléaire hépatocytaire HNF-4

Mots clés libres

Sono-seq

ChIp-seq

Zonage métabolique

Génome analyser

Résumé

La voie Wnt/β-caténine est impliquée dans la prolifération et le contrôle du destin cellulaire de nombreux tissus à la fois au cours du développement et pour le maintien de l’homéostasie chez l’adulte. L’équipe a montré qu’une activation aberrante de la β-caténine conduisait au développement de carcinomes hépatocellulaires (CHC), alors que son activation physiologique dans une souspopulation d'hépatocytes du foie adulte (les hépatocytes éricentraux) permet la mise en place et le maintien du zonage métabolique. Ce zonage hépatique peut être considéré comme une différenciation terminale des hépatocytes, et permet au foie d'être pleinement fonctionnel. L’objet de ma thèse a été d’identifier les déterminants moléculaires expliquant la diversité d’action de la β-caténine dans le foie. J'ai tiré profit de modèles génétiques développés au laboratoire d'activation ou d'inactivation inductibles de la voie β-caténine dans le foie. A partir d'hépatocytes isolés de ces modèles, j'ai recherché par ChIp-seq (immunoprécipitation de chromatine couplée à un séquençage haut-débit) les sites de fixation sur l’ADN de la β-caténine et de Tcf4, que j'ai identifié comme principal médiateur de l’activité nucléaire de la β-caténine dans le foie. Ces données, couplées à des études d’accessibilité de la chromatine et de transcriptome ont permis d’identifier la structure de la chromatine et Hnf4a comme déterminants majeurs permettant à la beta-caténine de contrôlerpositivement et négativement des programmes génétiques spécifiquement hépatiques, qui luipermettent d'assurer le zonage métabolique du foie. En effet, Hnf4a a un rôle antagoniste de la β-caténine, contrôlant positivement la transcription des gènes réprimés par la β-caténine. Ce contrôles'exerce grâce à un dialogue d'Hnf4a avec Tcf4 et la β-caténine, qui s'opère majoritairement via des interactions entre ces protéines. Nous proposons ainsi que la β-caténine coopère avec le facteur de transcription Hnf4a, connu pour contrôler les gènes du métabolisme hépatocytaire, pour assurer la différenciation terminale hépatique. J'ai également recherché les partenaires protéiques nucléaires de la β-caténine par coimmunoprécipiatation couplée à de la spectrométrie de masse. Plusieurs protéines jouant un rôle dans l'épissage des ARN ont pu être identifiées de cette manière. La quantification exon par exon des transcrits séquencés par RNA-Seq m'ont également permis d'identifier une possible régulation directede l’épissage des gènes SLC39A14 et NDRG2 par la β-caténine. Enfin, nous nous sommes attachés à comprendre comment la β-caténine jouait un rôle prolifératif suite à son activation aberrante dans le foie d'une part (par l'utilisation d'un modèle transgénique prénéoplasique) et lors de la régénération hépatique d'autre part. Nous avons pu démontré que ce rôle prolifératif était complexe, seulement partiellement autocrine, mettant en jeu la Cycline D1 et le facteur de croissance Tgfa, que nous avons définis comme étant des cibles directes de la β-caténine dans le foie. Ces derniers résultats évoquent également un dialogue fonctionnel entre la voie β-caténine et la cascade de signalisation Tgfa-Egf/Egfr/Erk pour assurer la prolifération hépatocytaire.

The Wnt/β-catenin pathway is involved in proliferation and cell fate control and regulatesdevelopmental stages as well as adult tissue homeostasis. Our team has previously shown that aberrantB-catenin signaling induced Hepatocellular Carcinoma (HCC) development, whereas physiologicalactivation in a subpopulation of adult liver hepatocytes (pericentral hepatocytes) patterns liverzonation. This hepatic zonation can be considered as hepatocytes terminal differenciation.My thesis aimed to identify key molecular determinants allowing diversity upon β-catenin activation.I took advantage of genetically engineered mice models of activation or inactivation of β-catenin,developped in the laboratory. Using hepatocytes obtained from these models I identified β-catenin andTcf4, that I previously identifed as the main effector of nuclear β-catenin in liver, binding sites byChIp-seq (Chromatin Immunoprecipitation followed by high-throughput sequencing). Couplingbinding site localization to transcriptomic and chromatin accessibility studies allowed to identifychromatin structure and tissue specific transcription factor HNF4A as key modulators of β-cateninsignaling in the liver and therefore modulators of metabolic zonation. Indeed, β-catenin negativelyregulates Hnf4a target genes. This negative control exerts essentially via protein interactions. Wepropose that β-catenin and Hnf4a cooperates to ensure terminal hepatic differenciation.I also searched for nuclear β-catenin partners by co-immunoprecipitation followed by massspectrometry. This approach revealed many splicing factors as beta-catenin partners. RNA seqanalysis revealed a possible direct regulation of splicing of SL39A14 and NDRG2 genes.Finally we tried to understand the proliferative role of β-catenin during liver regeneration. Wedemonstrated a complex and partially autocrine role of B-catenin. We defined CyclinD1 and thegrowth factor Tgfa as β-catenin direct targets in the liver. These latest results also imply a functionnaldialog between the β-catenin pathway and Tgfa-Egf/Egfr/Erk signalisation cascade to allowhepatocytes proliferation.